600MWπ型直流爐并網(wǎng)初期脫硝超凈排放控制

趙林蕤

摘 要：為適應(yīng)國家環(huán)保要求，尋找新的利益增長點，發(fā)電企業(yè)必須進行超凈排放改造。由此，本文首先對鍋爐、脫硝系統(tǒng)設(shè)備進行概述，然后探討并網(wǎng)初期脫硝系統(tǒng)面臨的問題，最后提出機組并網(wǎng)前提升SCR反應(yīng)區(qū)溫度的措施和并網(wǎng)后提升SCR效率的措施，以期為相關(guān)足學(xué)者的研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：鍋爐;脫硝系統(tǒng);超凈排放

中圖分類號：TM621;X773文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2019）16-0082-03

Abstract： In order to meet the requirements of national environmental protection and find new profit growth points， power generation enterprises must carry out ultra-clean emission transformation. Therefore， this paper firstly outlined the equipment of boiler and denitrification system， then discussed the problems faced by denitrification system in the initial stage of grid-connected， and finally put forward the measures to increase the temperature of SCR reaction zone before grid-connected and the measures to improve the efficiency of SCR after grid-connected， with a view to providing reference for relevant scholars.

Keywords： boiler;denitrification system; ultra-net emission

發(fā)電機并網(wǎng)前SCR入口溫度低，不僅會造成催化劑活性低，NOx轉(zhuǎn)化速度降低，指標排放不合格;而且氨逃逸后生成的NH4HSO4具有很強的黏性，會吸附在空預(yù)器上使其堵塞，從而增大引風(fēng)機出力及輔機電耗，嚴重時會導(dǎo)致鍋爐被迫停用[1]。經(jīng)實踐總結(jié)，現(xiàn)基本可以依靠技術(shù)手段，在并網(wǎng)前使SCR反應(yīng)溫度滿足要求，減輕空預(yù)器的堵塞程度，達到并網(wǎng)初期超凈排放要求，實現(xiàn)企業(yè)利潤最大化。

1 鍋爐、脫硝系統(tǒng)設(shè)備概述

1.1 鍋爐簡介

東方鍋爐廠制造DG1970/25.4-Ⅱ1型鍋爐，600MW超臨界直流滑壓運行，單爐膛，一次中間再熱，尾部雙煙道結(jié)構(gòu)，固態(tài)排渣。

1.2 脫硝SCR系統(tǒng)

國家能源集團民權(quán)公司采用“選擇性催化劑還原煙氣脫硝”技術(shù)，基本原理的化學(xué)反應(yīng)公式為：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

6NH3+8NO2→7N2+12H2O ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

反應(yīng)生成的產(chǎn)物為水和氮氣。在催化劑作用下，其反應(yīng)溫度可降至315～420℃，鍋爐省煤器后溫度正好處于這一范圍內(nèi)，為鍋爐脫硝提供了有利條件。但是，因鍋爐煙氣內(nèi)存在SO2、O2，易與逃逸的NH3發(fā)生如式（3）和式（4）所示的化學(xué)反應(yīng)。

2SO2+O2→2SO3 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（3）

NH3+H2O+SO3→NH4HSO4 ? ? ? ? ? ? ?（4）

反應(yīng)生成硫酸氫氨。該物質(zhì)黏性大，易黏結(jié)在催化劑和鍋爐尾部受熱面上，影響鍋爐運行。脫硝系統(tǒng)反應(yīng)器布置在省煤器與空氣預(yù)熱器之間，煙氣中飛灰將流經(jīng)反應(yīng)器。為防止催化劑積灰，每層反應(yīng)器入口布置有聲波吹灰器和蒸汽吹灰器，通過對其進行定期吹掃，以保持自身清潔及反應(yīng)效率。聲波吹灰器工作介質(zhì)為壓縮空氣設(shè)有1臺專用空氣壓縮機，蒸汽吹灰器的汽源取自本爐屏過蒸汽系統(tǒng)。鍋爐SCR系統(tǒng)配備有2臺稀釋風(fēng)機和2臺氨空混合器。

1.3 SCR系統(tǒng)主要設(shè)計性能參數(shù)

SCR系統(tǒng)主要設(shè)計性能參數(shù)如表1所示。

2 并網(wǎng)初期脫硝系統(tǒng)面臨的問題

第一，供氨管路較長，且氨氣屬重大危險源。為降低其泄漏風(fēng)險，整個供氨管道設(shè)計放水點較少，因此，管道在停運后會出現(xiàn)存水，以致重新投運時供氨母管壓力低。

第二，SCR催化劑上積灰較多，初期影響反應(yīng)速度，并造成反應(yīng)器進出口壓差增大。

第三，并網(wǎng)初期因煙氣溫度低，SCR反應(yīng)活性降低[2]。

第四，因反應(yīng)活性降低，造成NH3反應(yīng)不充分，使氨逃逸率增加，空預(yù)器低溫段易附著有NH4HSO4，使空預(yù)器差壓增加。

第五，因管道存水，供氨純度受影響，影響噴氨調(diào)閥自動線性跟蹤，造成噴氨流量過大。

3 機組并網(wǎng)前提升SCR反應(yīng)區(qū)溫度的措施

3.1 準備工作

①機組停運期間，倒空AFBD原煤倉，確保AFBD原煤倉在機組啟動前可以上點火煤種，因點火煤揮發(fā)分較高，S分低，不僅能降低SCR入口NOx值，也會減少SO2的生成，且在并網(wǎng)溫度滿足需求前可減少噴氨量及NH4HSO4生成量，緩解空預(yù)器堵塞。

②檢查361閥及高低旁閥是否正常，開關(guān)是否靈活，以便可以靈活控制鍋爐上水量，并通過減少給水和爐膛煙氣換熱來提高SCR入口煙溫。

③機組啟動前，對鍋爐再熱器、過熱器煙氣擋板進行檢查，確保開關(guān)調(diào)節(jié)正常，全開、全關(guān)位置正確，并保證煙氣通道可以正常調(diào)節(jié)。

3.2 鍋爐啟動過程中采取措施提升煙溫

①在保證汽機軸封用汽的前提下，盡量提高送風(fēng)機暖風(fēng)器出口風(fēng)溫至50℃、除氧器水溫至65℃。需要注意的是，送風(fēng)機暖風(fēng)器主要在冬季使用，輔汽為其熱源，通過風(fēng)和暖風(fēng)器的熱交換來提高送風(fēng)機出口煙溫，主要防止空預(yù)器冷端溫度低。同時，提高送風(fēng)初溫，減少爐膛換熱，提升煙溫。提高除氧器溫度是為了提高給水溫度，降低爐膛換熱，增加SCR入口煙溫。

②鍋爐點火后檢查煙溫探槍是否運行正常，并保證鍋爐出口煙溫不超過580℃。這主要是來監(jiān)測煙溫，以便靈活調(diào)整煙氣擋板的開度，并從煙溫情況判斷爐膛燃燒情況。

③鍋爐點火后全開汽機高、低旁閥，旁路系統(tǒng)隨鍋爐升溫升壓進行暖管，防止點火過程中出現(xiàn)再熱器干燒。同時，保持給水流量在400t/h，流量過大易造成換熱增加，煙氣溫度不易提升;過少易造成鍋爐水冷壁超溫，氧化皮脫落，減少管壁使用壽命。

④鍋爐點火后，控制各段煙溫及金屬溫度不高于1.5℃/min。鍋爐啟動初期，確保燃油燃燒完全，投粉均勻緩慢，汽溫不發(fā)生突變，并保證鍋爐水冷壁均勻受熱和煤粉充分燃燒。

⑤鍋爐升溫升壓至熱態(tài)沖洗參數(shù)前，過熱器煙氣擋板30%開度、再熱器煙氣擋板70%開度。國家能源集團民權(quán)公司鍋爐為π型爐，尾部煙道處過熱器擋板下方是省煤器。對于該鍋爐，要開大再熱器擋板，讓高溫?zé)煔馔ㄟ^再熱器，減少過熱器的煙氣量，進而降低省煤器換熱，提升SCR入口煙溫。

⑥鍋爐熱態(tài)沖洗合格后，將過熱器煙氣擋板調(diào)整至15%開度、再熱器煙氣擋板95%開度，觀察再熱器出口煙溫、空預(yù)器入口煙溫、脫硝出入口煙溫緩慢上升，變化正常。過熱器煙溫上升緩慢，可全關(guān)過熱器煙氣擋板，注意再熱器壁溫不超過520℃，否則增大該側(cè)再熱器減溫水量進行調(diào)整。如果調(diào)整減溫水后壁溫仍高，開大過熱器煙氣擋板，關(guān)小再熱器煙氣擋板，以控制低再壁溫。

⑦鍋爐出口壓力至5MPa，溫度至350℃時，將空預(yù)器吹灰汽源切至鍋爐屏過。這主要是因為屏過汽源壓力高、溫度高，對空預(yù)器進行吹灰時效果好，且其溫度高，可以將生成的NH4HSO4變成熔融狀態(tài)，并隨著煙氣帶走，減少其在空預(yù)器冷端的附著量[3]。

⑧汽機沖轉(zhuǎn)前或熱二次風(fēng)溫至170℃時啟動第二臺1F（2A）制粉系統(tǒng)，主要加強鍋爐燃燒，并及時提升爐膛煙溫。

⑨中速暖機過程中，如果再熱器出口煙溫、空預(yù)器入口煙溫未達到320℃，高旁有一定裕量（主汽壓低于7.5MPa），啟動第三臺制粉系統(tǒng)，以保證高、低旁閥閥位控制到位，防止鍋爐超溫超壓。此處仍是為了保證SCR在并網(wǎng)前其入口煙溫具備投運條件。但因國家能源集團民權(quán)公司高、低旁容量僅有40%，如果啟動第三臺磨煤機制粉系統(tǒng)，在煙溫升高的同時，也易出現(xiàn)蒸汽量增加，主、再熱蒸汽壓力升高。

⑩汽機冷態(tài)啟動后至中速暖機結(jié)束前1h，提前試投脫硝（此時可以不考慮SCR入口煙溫），原因是管道較長，內(nèi)有存水，主要提升氨站側(cè)供氨壓力，開大供氨末端的各放水門，把系統(tǒng)的水帶出來。確認供氨溫度、壓力先下降后升高，供氨流量恢復(fù)正常后，說明系統(tǒng)水已排凈。但因此時溫度不滿足，可以停運備用，并間隔10min開啟A、B側(cè)供氨調(diào)閥進行噴氨，保證系統(tǒng)可靠備用，防止再次出現(xiàn)積水。

?汽輪機中速暖機結(jié)束后準備升速至3 000r/min，大概有20min左右時間，檢查脫硝入口煙溫至320℃，利用此空檔提前投入脫硝噴氨，檢查脫硝出口NOX下降正常，脫硫出口NOX含量小于50mg/Nm3。

3.3 需要注意的問題

①啟動過程中嚴密監(jiān)視鍋爐升溫升壓率，防止升溫過快引起氧化皮脫落，保證鍋爐煙溫緩慢上升;注意煙溫探針能顯示溫度變化。

②汽機中速暖機結(jié)束前，優(yōu)先采用以上調(diào)整措施提高脫硝入口煙溫，調(diào)整措施達不到效果時再啟動第三臺制粉系統(tǒng)運行，如啟動第三臺磨，一定要注意高、低旁開度，防止其超壓。

③鍋爐啟動階段，保證給水流量合理。提升煙溫時，要加強對鍋爐壁溫的監(jiān)視，嚴防壁溫超限，若出現(xiàn)超溫，可適當增加給水。

④脫硝噴氨投入后，檢查氮氧化物是否正常下降。若噴氨量異常增大，應(yīng)停止噴氨，并分析原因，加大系統(tǒng)放水，防止過量噴氨。

⑤機組啟動過程中，確認脫硝入口煙道輸灰、出口煙道鎖氣器、催化劑聲波吹灰器運行正常，防止催化劑積灰堵塞。

⑥空預(yù)器冷端吹灰連續(xù)投入，就地確認運行正常，防止空預(yù)器堵塞，并在屏過壓力滿足要求后及時切換吹灰汽源。

4 并網(wǎng)后提升SCR效率的措施

①申請機組并網(wǎng)后，盡快進行切缸、給水電汽泵切換及高加熱投入操作，在2h內(nèi)機使組升至250MW以上負荷，確保脫硝入口煙溫在短期內(nèi)升至330℃以上，提升SCR反應(yīng)效率，減少氨的逃逸率。

②在50%額定負荷下，及時投入全爐膛吹灰及SCR蒸汽吹灰，吹灰汽源使用屏過汽源，保證爐膛內(nèi)、SCR催化劑上積灰能清除干凈，吹灰壓力保持1.5MPa，吹灰溫度保持在350℃。

③為防止空預(yù)器堵塞，空預(yù)器冷、熱端吹灰應(yīng)先進行熱端吹灰后進行冷端吹灰。為保證NH4HSO4能徹底分解，減少其在空預(yù)器的附著量，吹灰蒸汽參數(shù)要求和屏過蒸汽吹灰參數(shù)相同，且各支吹灰槍的投運時間不低于1h。

④加大氨空混合器放水，提升供氨純度，在滿足超凈排放前提下，盡量降低A、B側(cè)噴氨調(diào)閥開度，減少氨逃逸率。

5 結(jié)論

實踐證明，在機組并網(wǎng)前、后及時采取相關(guān)技術(shù)措施進行補救，不會出現(xiàn)因空預(yù)器堵塞導(dǎo)致機組帶不上出力或被迫降負荷的問題。也不會出現(xiàn)機組超凈排放不合格的現(xiàn)象。

參考文獻：

[1]孫克勤，鐘秦.火電廠煙氣脫硝技術(shù)工程實例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[2]孫克勤，韓祥.燃煤電廠煙氣脫硝設(shè)備及運行[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[3]蔣文舉，趙君科，尹華強，等.煙氣脫硫脫硝技術(shù)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.